【串讲课件】专题01 发酵工程-2024-2025学年高二生物下学期期末考点大串讲（人教版2019）

专题01 发酵工程 人教版选择性必修3《生物技术与工程》 —— 期末串讲复习 —— 目录 真 题 检 测 考点梳理 02 01 1. 传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 2. 实例——腐乳的制作 (1)菌种：主要是______，酵母、曲霉等也参与了发酵。 毛霉 蛋白酶 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 传统发酵技术 1 (2)原理:蛋白质 小分子肽、氨基酸(味道鲜美，易于消化吸收)。 （1）菌种： 乳酸菌 ①菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌 ②代谢类型： 异养厌氧型 ③种类： 乳酸链球菌、乳酸杆菌 （原核生物） （2）发酵原理： 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状） 发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳； 不断积累 0.4%-0.8% 制作泡菜 2 还有酵母菌、大肠杆菌 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 1. 菌种 (1)果酒制作需要的微生物是_________，属于___核生物； 它是一种异养兼性厌氧型微生物，通过______呼吸可以出芽生殖 的方式大量增殖，通过______呼吸可以产生酒精。 (2)果醋制作需要的微生物是_________，属于___核生物，是一种异养需氧型微生物，所以果醋制作需要一直通入__________________。 酵母菌 真 有氧 无氧 醋酸菌 原 无菌空气(或O2) 果酒、果醋的制作 3 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 2. 原理 (1)酒精发酵反应简式：______________________________________ (2)果醋发酵反应简式 C6H12O6＋2O2 2CO2 C2H5OH＋O2 果酒、果醋的制作 3 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 3. 果酒和果醋制作流程 (1)果酒制作的条件 温度：_____________________________； O2：_________________ ____。 (2)果醋制作的条件 温度：_____________；O2：____________。 18～30 ℃(苏教版为18～25 ℃) 前期通氧，后期无氧 30～35 ℃ 持续有氧 冲洗 果酒 果醋 果酒、果醋的制作 3 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 (3)发酵装置 结构或操作 目的 ①_________ 在___________时关闭，在___________时连接充气泵 ②_________ 酒精发酵时用来____________ 长而弯曲的胶管 防止空气中__________________ ③出料口 便于取料，及时监测发酵进行的情况 制酒时 ______充气口 制醋时 充气口连接气泵，输入__________________ 充气口 果酒发酵 果醋发酵 排气口 排出CO2 微生物的污染 关闭 无菌空气或O2 果酒、果醋的制作 3 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 项目 果酒的制作 果醋的制作 泡菜的制作 菌种 酵母菌(真核生物，异养兼性厌氧型) 醋酸菌(原核生物， 异养需氧型) 乳酸菌(原核生物，异养厌氧型) 原理 在有氧时，酵母菌大量繁殖；在无氧时，酵母菌进行酒精发酵 当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将糖分解成乙酸；在缺少糖源和有氧条件下，醋酸菌可将乙醇转化乙醛，再将乙醛变为乙酸 在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸 比较果酒、果醋和泡菜的制作 4 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 项目 果酒的制作 果醋的制作 泡菜的制作 原料 选择 新鲜葡萄(或苹果)等 萝卜、黄瓜、豇豆等新鲜蔬菜 发酵 温度 18～30 ℃ 30～35 ℃ 室温 对氧 需求 前期需氧，后期不需氧 需充足氧 不需氧 检测 指标 嗅味、品尝、通过酸性重铬酸钾检测酒精 是否形成菌膜、嗅味、品尝、pH检测 色泽、口味、亚硝酸盐含量等 比较果酒、果醋和泡菜的制作 4 考点梳理 考点一：果酒、果醋和泡菜的制作 1.概念：发酵工程是利用________________________， 通过现代____________，_________生产对人类有用的产品。 微生物的特定功能 工程技术 规模化 分批 连续 考点梳理 考点二：发酵工程及其应用 发酵工程 1 2.基本环节: 发酵罐内发酵 发酵工程的中心环节 3.发酵过程中: 应严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件， 使其最适合微生物的生长繁殖。 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 加啤酒花 冷却 接种 过滤 主发酵 后发酵 1.啤酒的发酵过程分为 和 两个阶段； 2.主发酵阶段完成 ； 3.后发酵的条件_________________________ _； 4.焙烤的目的： ； 5.蒸煮的目的： 。 一、过程概述： 主发酵 后发酵 酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成 低温、密闭的环境下储存一段时间 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌 考点梳理 考点二：发酵工程及其应用 啤酒的工业化生产流程 2 （1）生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸， 利用__________________发酵生产的谷氨酸制成味精。 谷氨酸棒状杆菌 考点梳理 考点二：发酵工程及其应用 发酵工程的应用 3 （2）生产微生物饲料，如发酵 饲料、_________蛋 白和青贮饲料。 微生物菌体，即单细胞蛋白 注 单细胞 1. 概念：人们按照微生物对__________的不同需求， 配制出供其 的营养基质。 2. 类型 (1)根据物理性质分 ①固体培养基——用于微生物的分离、纯化、鉴定、活菌计数和保藏等。 ②_____________——一般用于工业生产和扩大培养 (可通过振荡、摇床等实现对培养基充分利用)。 营养物质 生长繁殖 液体培养基 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 微生物的培养基 1 标准 培养基种类 培养基特点 作用 物理性质 功能 成分来源 固体 半固体 液体培养基 加凝固剂，如琼脂 加凝固剂,容器放倒不致流出，剧烈震动则破散 不加凝固剂 分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种 观察微生物的运动、分类鉴定 常用于扩大培养，工业生产 选择培养基 鉴别培养基 天然培养基 合成培养基 允许特定微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长 培养基加入某种指示剂或化学药品,以鉴别不同种类微生物 化学成分不明确的天然物质 培养基成分明确 培养、分离出特定微生物 鉴别不同种类微生物 工业生产 分类、鉴定 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 微生物的培养基 1 ②氮源： ①碳源： （1）主要营养物质： 。 碳源、氮源、水、无机盐 提供碳元素的物质 无机碳源： 有机碳源： 例如CO2、CO32-、HCO3-等 （自养微生物的碳源） （异养微生物的碳源） 提供氮元素的物质 无机氮源： 有机氮源： 例如N2、NO3-、NH3、NH4＋等 例如牛肉膏、蛋白胨、尿素等 不添加氮源可用来培养固氮微生物；NH3氧化释放化学能（可提供能量） 例如葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等 同一种物质既可做作碳源又做氮源。 注： 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 培养基的成分 2 ④水： 培养基的成分 2 ③无机盐： 大量元素： 微量元素： 有些无机盐离子可以作为化能合成菌的能源（如铁细菌） Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等 K、 Ca、Mg等 调节酸碱平衡、维持一定的渗透压 培养基常用： K2HPO4 MgSO4 NaCl Ca(NO3)2 FeSO4 良好的溶剂，参与细胞内的多项反应。 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊需求 添加维生素 pH调至酸性 pH调至中性或弱碱性 提供无氧环境 细菌为7.0~8.0，放线菌为7.5~8.5，酵母菌为3.8~6.0，霉菌为4.0~5.8。 （2）特殊条件： 。 pH、特殊营养物质以及O2的需求 培养基的成分 2 主要指生长因子：如:维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。 思考：所有微生物是否都可以用培养基进行培养? 否。病毒没有细胞结构微生物,必须在活细胞内寄生。 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 获得纯净的微生物培养物的关键是__________________。 无菌技术主要包括：______和______。 1. 消毒和灭菌 项目 消毒 灭菌 概念 使用较为______的物理、化学或生物等方法杀死物体______或内部一部分微生物 使用______的理化方法杀死物体内外______的微生物，包括_______________ 常用 方法 ______消毒法、巴氏消毒法、______消毒法、紫外线消毒法 ______灭菌(如高压蒸汽灭菌法)、干热灭菌、______灭菌 区别 最大区别在于是否杀死芽孢和孢子 防止杂菌污染 消毒 灭菌 温和 表面 强烈 所有 芽孢和孢子 煮沸 酒精 湿热 灼烧 无菌技术 3 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 2. 三种灭菌方法的比较 类型 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 媒介 沸水、流通蒸汽或高压蒸汽 热空气 火焰的充分燃烧层 方法 高压蒸汽灭菌：100 kPa、121 ℃，维持15～30 min 160～170 ℃、1～2 h 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 对象 _________等 耐高温的和需要保持干燥的物品，如____________、______等 ____________、试管口、瓶口等 原理 高温或高温、高压使蛋白质____________，导致微生物活体以及芽孢和孢子全部死亡 培养基 玻璃器皿 金属用具 接种工具 变性失活 无菌技术 3 考点梳理 考点三：培养基和无菌技术 一. 实验原理 分散或稀释 繁殖 单个细胞 微生物群 单个菌落 ①分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 金黄色葡萄球菌和 枯草杆菌培养基 鉴别菌种：菌落的大小、形状、颜色、透明度、光泽度等是鉴定菌种的重要依据。 酵母菌的纯培养 1 一个菌落就是一个种群。 考点梳理 考点四：微生物的基本培养技术 21 （1）冷却至50 ℃左右时才能倒平板： 【倒平板的注意事项】 ①温度：50℃左右 ②操作：在酒精灯火焰附近 ③冷凝后平板倒置 酵母菌的纯培养 1 （3）怎么确定所倒平板未被杂菌污染或灭菌彻底？ 将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h， 观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。 （2）倒平板时不要将培养基溅在皿盖与皿底之间，否则此培养基不能用 来培养微生物，因空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 温度过高会烫手，温度过低培养基又会凝固。 考点梳理 考点四：微生物的基本培养技术 (1)上图A可表示用____________法接种获得的平板， 菌体的分离是通过____________操作实现的。 (2)上图B可表示用__________________法接种获得的平板， 菌体的分散是通过一系列的___________________操作实现的。 (3)获得图A用到的接种工具是接种环，而图B是_________。 图A、B都可用于观察菌落特征。 平板划线 连续划线 稀释涂布平板 梯度(等比)稀释 涂布器 考点梳理 考点四：微生物的基本培养技术 分离纯化，获得单菌落的方法 2 第1区划线 接种环灭菌 第2区划线 接种环灭菌 第3区划线 接种环灭菌 接种环灭菌 1 2 3 4 5 ①接种环只蘸一次菌液,但要在培养基不同位置连续划线多次. ②划线首尾不能相接 ③每次划线前接种环进行灭菌。在5个区域划线，接种环灼烧灭菌共6次。 ④划线后,培养皿倒置培养 分区划线法（最常用） 平板划线法注意事项 : 考点梳理 考点四：微生物的基本培养技术 分离纯化，获得单菌落的方法 2 02 1×10 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1×102 1×103 1×104 1×105 1×106 1×107 9mL 无菌水 90mL无菌水 10g ①铲取土样，将样品装入纸袋中 注意：取土样用的小铁铲和盛土样的的纸袋在使用前都要灭菌。 取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。 ②将10g土样加入盛有90mL无菌水锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。 （1）梯度稀释： 稀释涂布平板法操作 微量移液器 考点梳理 考点五：微生物的选择培养和计数 1 26 02 ③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 ⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。 ⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。 注意：多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧。 ④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 浸 涂 灼 滴 注：各梯度分别涂布3个平板,1个不涂布作空白对照。 （2）涂布平板： 稀释涂布平板法操作 考点梳理 考点五：微生物的选择培养和计数 1 项目 显微镜直接计数法 稀释涂布平板法 主要用具 显微镜、_____________ 　　　　　　 等 培养基等 计数依据 菌株本身 培养基上的　 　数 优点 计数方便、操作简单 计数的都是活菌 缺点 死菌、活菌都计数在内 操作复杂、有一定误差 计算公式 每毫升原液含菌株数＝ 每小格平均菌株数×400×104×稀释倍数 血细胞计数板 或细菌计数板 菌落 每毫升原液含菌株数＝ 平均菌落数/所用涂布液体积×稀释倍数 比较直接计数法与间接计数法 考点梳理 考点五：微生物的选择培养和计数 2 平板划线法 稀释涂布平板法 主要步骤 接种工具 单菌落的获得 用途 培养结果 相同点 接种环在固体培养基 表面连续划线 等比稀释操作和涂布平板操作 接种环 涂布器 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落 ②用于计数 两种纯培养方法比较 ①都能分离纯化菌种；②都是在固体培养基上进行的。 考点梳理 考点五：微生物的选择培养和计数 3 比较项目 选择培养基 鉴别培养基 原理 添加某物质或控制温度或pH等允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长 根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品，产生特定的颜色或其他变化 用途 从众多微生物中分离所需微生物(目的菌) 鉴别不同种类的微生物 选择培养基和鉴别培养基的比较 考点梳理 考点五：微生物的选择培养和计数 4 比较项目 选择培养基 鉴别培养基 举例 ①加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌； ②以尿素为唯一氮源，分离出分解尿素的微生物 ①以尿素为唯一氮源的培养基中加入 酚红指示剂； ②利用刚果红染色法筛选分解纤维素的微生物(出现以纤维素分解菌为中心的透明圈)； ③用伊红—亚甲蓝琼脂培养基鉴别大肠杆菌(菌落呈深紫色，并有金属光泽) 选择培养基和鉴别培养基的比较 考点梳理 考点五：微生物的选择培养和计数 4 考点1　传统发酵技术综合考查 1.(多选)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有(　 　　) A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气 B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料 C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋 D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～25 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在30～35 ℃ ACD 真 题 检 测 不能开盖放气 还需要适当提高发酵温度 30～35 ℃ 考点2　发酵工程的应用 2. (多选)某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。 下列相关叙述正确的有(　 ) A．糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌 B．发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸 C．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况 D．啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间 真 题 检 测 ACD 还有有氧呼吸 考点　微生物的培养基 3.下列关于培养基和所含营养物质的说法，正确的是(　 　) A．通常情况下，琼脂既可作为凝固剂，也可作为微生物的碳源 B．蛋白胨为微生物的生长主要提供碳源、氮源、磷酸盐和维生素 C．培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加特殊营养物质维生素 D．被污染的培养基高压蒸汽灭菌后还能继续使用 C 真 题 检 测 不能作为微生物的碳源 不能提供磷酸盐 污染的培养基灭菌后不能再次使用 4.防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的关键。下列叙述错误的是(　 　) A．利用微生物能够寄生于多种细菌体内使细菌裂解，可实现生物消毒 B．利用紫外线对超净工作台进行消毒前，喷洒消毒液可加强消毒效果 C．利用干热灭菌箱对培养基进行灭菌时，应在160 ℃的热空气中维持2～3 h D．利用酒精灯对金属用具进行灼烧灭菌时，应在酒精灯火焰充分燃烧层进行 C 考点　无菌技术 真 题 检 测 培养基的灭菌一般采用湿热灭菌法 5.实验小组对酿酒酵母菌进行平板划线的纯培养操作，下列有关叙述正确的是(　 　) A．将配制好的马铃薯琼脂培养基放入干热灭菌箱内灭菌 B．在酒精灯火焰附近，将培养皿盖完全打开后倒入培养基 C．从第一次划线的末端开始到第二次划线结束，即完成接种 D．将接种后的平板和未接种的平板倒置，放入恒温培养箱中培养 D 考点　微生物的纯培养 真 题 检 测 高压蒸汽灭菌 打开一条稍大于瓶口的缝隙 从第一次划线的末端开始第二次划线 6.下列关于产纤维素酶菌分离及运用的叙述，不合理的是(　　) A．筛选培养基中应含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生长营养 B．可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌 C．在分离平板上长出的菌落需进一步确定其产纤维素酶的能力 D．用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值 A　 筛选产纤维素酶菌的培养基应以纤维素为唯一碳源。 A　 考点　微生物的选择培养和计数 真 题 检 测 7.水体中氮素的去除对清洁水体有重要意义，异养硝化细菌能将硝酸铵转化为氨，科研工作者从污水中筛选出异养硝化细菌ZW2和ZW5菌株，并研究其转化能力，结果如图。相关叙述正确的是( ) A．进行ZW2和ZW5菌株初步筛选时，采用平板划线法接种并计数 B．初步筛选并培养后，一般依据菌落形状等特征来区分不同的微生物 C．分离ZW2和ZW5菌株时，培养基中需要添加刚果红作为指示剂 D．ZW2菌株的转化能力较ZW5强，可以扩大化培养用于水体净化 B 考点　微生物培养的应用 真 题 检 测 平板划线法不能进行菌种计数 应该选择ZW5菌株 酚红作为指示剂 ①糖源充足时：_________________2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋_________＋能量 ②糖源不足时：____________________CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量 C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 $$